Manchmal muss man im Wald nach den Bäumen suchen. Die gute Nachricht von 2021 war wie eine Vielzahl von Setzlingen – kleine Bäume, die im Wald der Inflation, der Pandemie und katastrophalen Wetterereignissen verloren gingen. Schauen Sie genauer hin und Sie werden zahlreiche Gründe zum Jubeln finden, wissenschaftliche Entdeckungen und Fortschritte, die der Menschheit ehrliche Hoffnung geben.
Vor allem im Jahr 2021 wurde in Rekordzeit einer der wirksamsten Impfstoffe aller Zeiten entwickelt. Aber das ist erst der Anfang. Wir waren Zeugen anderer gewaltiger Durchbrüche in Biologie, Astronomie, Medizin, Ingenieurwesen, Informatik, Genomik und vielen weiteren wissenschaftlichen Gebieten.
Bei so vielen erstaunlichen Fortschritten im Jahr 2021 war es schwierig, die bedeutendsten auszuwählen – aber wir haben es trotzdem versucht. Hier sind unsere 15 Lieblingsmomente, von denen es wert ist, den Kindern zu erzählen. Bereiten Sie sich darauf vor, dass Ihr Verstand durchgebrannt ist.
Der schnellste Impfstoff-Rollout der Geschichte
Die Entwicklung, Erprobung und Einführung von COVID-Impfstoffen wurde als Mondschuss unserer Generation bezeichnet. Das ist vielleicht eine Untertreibung. Dank engagierter medizinischer Forscher und Zehntausender Amerikaner, die an klinischen Studien teilgenommen haben, hat die Food and Drug Administration (FDA) erteilte im Dezember letzten Jahres den Pfizer- und Moderna-COVID-Impfstoffen die Notfallgenehmigung für Erwachsene, gefolgt von Johnson & Johnsons Einmalimpfstoff in diesem Februar. Seitdem ist der Impfstoff für Kinder ab 5 Jahren verfügbar. Das ist eine Impfstoffeinführung, die 94 Prozent der Bevölkerung (bisher unter 5 sind ausgenommen) in etwas mehr als einem Jahr zur Verfügung steht. Zuvor war der Mumps-Impfstoff in den 1960er Jahren der schnellste Impfstoff, der von der Entwicklung bis zur Einführung führte – was etwa dauerte vier Jahre. Obwohl wir immer noch kämpfen mit COVID-Varianten und bahnbrechenden Fällen hat diese Impfleistung unzählige Leben gerettet – und verspricht eine Zukunft, in der wir mit Virusausbrüchen in Echtzeit Schritt halten können.
Regenerierte Gliedmaßen? Versuchen Sie, einen ganzen Körper
Viele Tiere können einen abgerissenen Schwanz oder ein an ein Raubtier verlorenes Bein nachwachsen lassen, aber Meeresschnecken haben bei weitem den coolsten Regenerationstrick. Wie ein japanischer Wissenschaftler dieses Jahr entdeckte, können sich diese schleimigen Kreaturen absichtlich selbst enthaupten undeinen ganz neuen Körper wachsen lassen Innerhalb von Wochen. Der abgetrennte Kopf überlebt von selbst, während er lebenswichtige Organe und Gliedmaßen regeneriert, wahrscheinlich aufgrund der pflanzenähnlichen Fähigkeit der Nacktschnecken, aufgrund all der Algen, die sie fressen, Photosynthese zu betreiben. Noch beeindruckender ist, dass der weggeworfene Körper wochenlang lebt, bevor er schließlich abstirbt. Forscher glauben, dass Meeresschnecken dieses coole Manöver nutzen, um Raubtiere zu täuschen und unversehrt zu entkommen oder möglicherweise einen Parasitenbefall ihres Unterkörpers zu überleben.
Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie geht voll auf Benutzerbild
Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) sind für Menschen mit Lähmung vielversprechend und ermöglichen ihnen, Bedienen von Robotergliedern, Rollstühlen, Tastaturen und anderen Geräten, indem man nur daran denkt, sie zu bewegen Körper. Bisher wurden BCIs jedoch meist in Forschungsumgebungen verbannt, da sie sperrige Kabel erforderten, um den Kopf einer Person mit einem Computer mit einem externen Gerät zu verbinden.
Nicht länger. Die prestigeträchtigeBrainGate Forschungsteam hat das weltweit erste vollständig drahtlose BCI mit hoher Bandbreite entwickelt, das Gehirnsignale so schnell und klar überträgt wie kabelgebundene Systeme. In einem kürzlichklinische Studie, ermöglichte das neue Gerät zwei Personen mit Tetraplegie, präzise und schnell auf ein Tablet zu zeigen, zu klicken und zu tippen – ganz ohne Kabel. Weitere Forschung ist erforderlich, aber dies ist ein wichtiger Schritt, um BCIs aus dem Labor in die reale Welt zu bringen, um Menschen mit Lähmung zu helfen, ihre Unabhängigkeit wiederzuerlangen.
Die Wahrheit ist da draußen (jetzt in der Library of Congress erhältlich)
Der grenzenlosen Faszination der Amerikaner für nicht identifizierte Flugobjekte wurde 2021 endlich nachgegeben. Im Januar veröffentlichte die Website The Black Vault im Rahmen des Freedom of Information Act die kürzlich von der CIA freigegebenenDatenbank jeder UFO-Sichtung berichtet von einem Militärpiloten aus den 1980er Jahren. Gleichzeitig hat die CIADutzende von Datensätzen hochgeladen der UFO-Sichtungen von den 1940er bis Anfang der 1990er Jahre.
Dann, im Juni, veröffentlichte das Pentagon eine lang erwarteteneunseitiger Bericht Er fasst alles zusammen, was es über nicht identifizierte Luftphänomene oder UAPs zu wissen behauptet, sein schicker Begriff für UFOs. Shocker: Die Regierung weiß nicht viel. Der Bericht behauptet zwar, dass UAPs keine US-Militärfahrzeuge sind, aber ansonsten spielt er so ziemlich die „unschlüssige“ Karte. Aber hey, auch wenn das Dossier vielleicht nicht viele Geheimnisse aufklärt, sollte der massive Datendump UFO-besessene Sesseldetektive für die kommenden Jahre fesseln.
Die kindliche Gehirnentwicklung bekommt ihren Moonshot-Moment
Ungefähr 90 Prozent der Entwicklung des menschlichen Gehirns findet im Alter von fünf Jahren statt. Und obwohl Neurowissenschaftler in letzter Zeit viel darüber gelernt haben, wie und wann verschiedene Entwicklungen ablaufen, vor allem in utero gibt es noch eine Menge, die sie nicht wissen, insbesondere über die Auswirkungen der Natur im Vergleich zu nähren. Diese Antworten kommen jetzt dank der größten und umfassendsten Studie zur frühen Gehirnentwicklung aller Zeiten, die diesen Herbst begann.
Durch dasStudie zur GESUNDEN Gehirn- und Kinderentwicklung, werden Forscher landesweit im Laufe des nächsten Jahrzehnts eine vielfältige Gruppe von 7.500 Schwangeren und ihren Kindern verfolgen. Mit bildgebenden Verfahren und psychologischen Assessments wollen sie den „normalen“ Bogen der Gehirnentwicklung abbilden und herausfinden, wie Prä- und postnatale Umgebungen und Expositionen (Stress, sozioökonomischer Status, Drogenkonsum der Eltern, COVID usw.) beeinflussen es – und wie das Gehirn von Kindern ist sich anpassen. Diese historische Studie hat das Potenzial, die vorherrschenden Mysterien über Autismus, Legasthenie und andere neurologische Entwicklung, emotionale und Verhaltensprobleme in der Kindheit aufzudecken.
WHO genehmigt ersten Malaria-Impfstoff für Kinder
Lange vor COVID war Malaria – und ist es zum Zeitpunkt der Veröffentlichung immer noch – eine der tödlichsten Infektionskrankheiten der Welt. Dieser von Mücken übertragene Krankheitserreger tötet jährlich eine halbe Million Menschen, hauptsächlich in Afrika südlich der Sahara. Mehr als die Hälfte dieser Malaria-Todesfälle sind Kinder unter 5 Jahren. Jetzt, nach einem Jahrhundert der Bemühungen, haben Wissenschaftler endlich einen sicheren und wirksamen Malaria-Impfstoff entwickelt (übrigens der erste Impfstoff gegen jede parasitäre Erkrankung), welche dieWeltgesundheitsorganisation (WHO) grünes Licht für alle Risikokinder im Oktober. Unter der Annahme, dass die Nationen der Verteilung von Impfstoffen Vorrang geben, schätzen Experten, dass dieser Durchbruch5,3 Millionen Malariafälle verhindern und 24.000 Todesfälle bei Kindern unter 5 Jahren jedes Jahr.
Forscher heilen (einer Person) Typ-1-Diabetes
Schätzungsweise 1,6 Millionen Amerikaner leben mit Typ-1-Diabetes (auch bekannt als juveniler Diabetes), darunter 200.000 Kinder und Erwachsene unter 20 Jahren. Da keine Heilung bekannt ist, erfordert diese lebensbedrohliche Autoimmunerkrankung, bei der die Bauchspeicheldrüse die Produktion von Insulin zur Kontrolle des Blutzuckerspiegels einstellt, fast immer eine intensive Behandlung rund um die Uhr.
Das könnte sich ändern. Zum Schock und zur Freude von Diabetesexperten schien eine experimentelle Behandlung, die in einer laufenden klinischen Studie durchgeführt wurde,einen 64-jährigen Mann mit Typ-1-Diabetes heilen, was eine Weltneuheit wäre. Nachdem der Körper des Mannes Infusionen mit insulinproduzierenden Zellen erhalten hat, die aus Stammzellen gezüchtet wurden, stellt der Körper des Mannes nun selbst Insulin her und gibt ihm „ein ganz neues Leben“, wie er dem sagte New York Times.
Da diese Entdeckung Teil einer fünfjährigen Studie mit 16 weiteren Teilnehmern ist, ist es noch zu früh, um mit Sicherheit sagen zu können, ob die Behandlung langfristig wirksam und sicher ist. Aber es ist die vielversprechendste Entwicklung, die die Welt in Bezug auf eine Typ-1-Diabetes-Heilung gesehen hat – und wahrscheinlich genug, um Eltern oder Kinder, die mit Typ 1 leben, dazu zu bringen, Rad zu schlagen.
Auf dem Mars sammelt die NASA Steine – und fliegt dann einen verdammten Helikopter
Im Februar, fast sieben Monate nach dem Start von der Erde, wurde der hochentwickelte Perseverance-Rover der NASAauf dem Mars gelandet. Das Fahrzeug wird fast zwei Jahre auf dem Roten Planeten verbringen, die Landschaft vermessen, nach Beweisen für vergangenes Leben auf dem Mars suchen und geologische Proben sammeln, um sie zur Erde zurückzubringen. Dann, im April, war der solarbetriebene Ingenuity Mars Helicopter der NASA das erste Flugzeug überhaupt, das einekontrollierter Flug auf einem anderen Planeten. Bis zum 8. Dezember hatte Ingenuity 17 erfolgreiche Flüge protokolliert.
Wissenschaftler entdecken 301 neue Planeten
Der Mars war nicht der einzige Himmelskörper, der 2021 für Schlagzeilen sorgte. Im November bestätigten NASA-Wissenschaftler die Existenz von301 neue Exoplaneten – Planeten, die andere Sterne als die Sonne umkreisen – was die Gesamtzahl der Exoplaneten auf 4.870 erhöht. Der Validierungsrausch kommt von der neuen ExoMiner-Deep-Learning-Technologie der NASA, die die von der Kepler-Raumsonde gesammelten Daten auswertet, um legitime Exoplaneten von überzeugenden Fälschungen zu unterscheiden.
Einer der größten Unterschiede zwischen der COVID-Pandemie und der Spanischen Grippe von 1918 (der letzten globalen Pandemie) ist die Art und Weise, wie wir sie verfolgen. Es ist fast unvorstellbar, dass wir einst die Todes- und Infektionsraten anhand lokaler Zahlen verfolgen mussten – und im Wesentlichen keine Möglichkeit hatten, von neuen Virusvarianten zu erfahren. Jetzt arbeiten Wissenschaftler unter der Leitung der WHO in einer kolossalen globalen Zusammenarbeit zusammen, um die Ausbreitung und Entwicklung von SARS-CoV-2 zu überwachen. Riesige Datenmengen wurden gesammelt und in Echtzeit grenzüberschreitend geteilt, sodass Forscher Zugriff auf schnell eine Vorstellung davon bekommen, wie sich eine Variante wie Delta oder Omicron ausbreitet und sich auf Fallzahlen auswirkt und Krankenhausaufenthalte. Zu Beginn der Pandemie hatten wir diese Art von Technologie nicht zur Verfügung. Im April 2021 enthielt die Online-Datenbank GISAID nur eine Million SARS-CoV-2-Genomsequenzen. Acht Monate später sind weitere fünf Millionen Sequenzen hinzugekommen. Mit anderen Worten, die Genomsequenzierung von SARS-CoV-2 ist seit dem Frühjahr zehnmal schneller geworden. Diese Leistung unterstreicht, dass eine der größten Herausforderungen der Wissenschaft nicht die Entdeckung ist, sondern Entdeckungen teilen, und Länder auf der ganzen Welt tun dies jetzt auf eine Weise, die sie noch nie getan haben Vor.
Solarmodule werden billiger, besser, schneller, stärker
Da die durchschnittlichen Kosten eines Solarmoduls zwischen 2010 und 2020 um 90 Prozent einbrechen, wird es immer billiger, Strom direkt aus der Sonne zu erzeugen. Das sind großartige Neuigkeiten, da sie dazu beitragen, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, die einen wesentlichen Beitrag zum Klimawandel leisten. Frustrierend ist jedoch, dass Sonnenkollektoren in den letzten Jahren nicht viel effizienter geworden sind, was die breite Einführung dieser Form sauberer Energie behindert hat.
Um dieses Problem zu lösen, haben Ingenieure nach alternativen Materialien gesucht, die das in Solarmodulen verwendete Standardsilizium übertreffen und dennoch kostengünstig sind. Große Hoffnungen setzten sie auf Perowskite, atomar dünne, gitterförmige Materialien, die Sonnenlicht hocheffizient in Energie umwandeln. Das einzige Problem? Ultraviolette Strahlen und Feuchtigkeit zerstören Perowskite im Handumdrehen und schwächen ihre Nützlichkeit.
Aber dieses Jahr haben die Ingenieure der Rice University entwickelt und auf der Straße getestetSolarzellen aus zweidimensionalen Perowskiten. Ihre Erfindung funktioniert viel besser als frühere Modelle und hält den Elementen stand. Der Trick bei 2D-Perowskiten besteht darin, dass das Sonnenlicht die Räume zwischen den Atomschichten zusammenzieht, um die Effizienz um bis zu 18 Prozent zu steigern – ein riesiger Fortschritt auf diesem Gebiet. Da Solarunternehmen weltweit daran arbeiten, Perowskit-Solarzellen zu kommerzialisieren, sollte dieser Durchbruch letztendlich die Umstellung der Gesellschaft auf Solarenergie beschleunigen.
Chirurgen führen die erste erfolgreiche Arm- und Schultertransplantation durch
Im Januar wurde Jean-Michel Dubernard, MD, derselbe Chirurg, der die erste Hand, die Doppelhand und Teilgesichtstransplantationen, eine weitere historische Leistung vollbracht: die weltweit erste Doppelarm-Schulter Transplantation. Die in Frankreich durchgeführte Operation war ein voller Erfolg. Der Empfänger, der 49-jährige Felix Gretarsson aus Island, der 1998 bei einem Stromunfall beide Arme verloren hatte, hat im Laufe des Jahres stetig an Mobilität gewonnen und zeigt seine Fortschritte aufInstagram. Er kann jetzt seinen Bizeps beugen, Gegenstände aufnehmen und seine Enkelin umarmen. Experten erwarten, dass er in den kommenden Jahren weitere Fortschritte machen wird. Leider starb Dubernard im Juli, aber nicht bevor er Gretarssinan ein völlig neues Leben schenkte.
Paläontologen zählen 2,5 Milliarde T. rexes durchstreifen den Planeten
In diesem Jahr haben Wissenschaftler viel über die massiven Kreaturen gelernt, die vor vielen Millionen Jahren die Erde bewohnten. Zuerst Dinosaurier. Das furchterregende Raubtier Tyrannosaurus rex durchstreifte Nordamerika seit fast 70 Millionen Jahren und jetztBiologen haben endlich geschätzt, wie viele: 2.5 Milliarde. Erschreckend, oder? Wenn es ein Komfort ist, ist das die Summe T. rex Bevölkerung erstreckt sich über 2,4 Millionen Jahre. Also, wirklich, es waren nur etwa 20.000 Erwachsene T. rexes auf einmal leben.
Natürlich, die letzte Generation von T. rex, zusammen mit dem gesamten Dinosaurier-Königreich, wurde vor etwa 66 Millionen Jahren von einem Asteroiden vom Planeten gewischt. Oder warte, war es ein Komet? Das ist dieneue Theorie von Harvard-Astronomen um den sogenannten Chicxulub-Impaktor zu erklären, den astronomischen Körper, der einen 93 Meilen breiten, 12 Meilen tiefen Krater vor der Küste Mexikos schuf und theoretisch die Dinosaurier tötete. Entgegen der vorherrschenden Asteroidentheorie glauben die Harvard-Astronomen, dass ein Komet aus den Rändern unseres Sonnensystems durch das Gravitationsfeld des Jupiter aus der Umlaufbahn geschleudert wurde und in Stücke zerbrach. Dann krachte ein besonders großer Brocken – der spätere Chicxulub-Impaktor – in die Erde, richtete große Verwüstung an und löschte die Dinos aus.
Ein eine Million Jahre altes Mammut lässt seine DNA sequenzieren
Mehr als 60 Millionen Jahre nach den Dinosauriern lebten Mammuts groß, was Forscher aufgrund des umfangreichen Fossilienbestands wissen. In diesem Jahr brachten solche Fossilien eine beispiellose Entdeckung: dieältestes uraltes Tiergenom jemals erholt. Bei der Sequenzierung der DNA von drei Mammutzähnen, die aus dem sibirischen Permafrost gewonnen wurden, stellten die Wissenschaftler fest, dass die Fossilien mehr als eine Million Jahre alt waren, und löschten damit den früheren Rekord von a. aus 560.000 bis 780.000 Jahre alter Pferdebeinknochen. Die DNA deutet auch auf eine separate Abstammungslinie, möglicherweise eine andere Mammutart, hin, die den Wissenschaftlern zuvor nicht bekannt war.
NASA startet das leistungsstärkste Weltraumteleskop aller Zeiten*
Am 24. Dezember* findet endlich (hoffentlich!) ein internationales Event statt, an dem seit Jahrzehnten gearbeitet wird. Nach mehreren VerzögerungenJames Webb Weltraumteleskop – das größte und fortschrittlichste wissenschaftliche Teleskop in der Geschichte der Weltraumforschung – soll an Bord der Ariane 5-Rakete von Französisch-Guayana aus starten. Es dauert 30 Tage, um fast 1 Million Meilen zu einem stabilen Ort im Weltraum zu reisen, und weitere sechs Monate, um die Instrumente zu entfalten, auszurichten und zu kalibrieren. Während es die Erdumlaufbahn um die Sonne für die nächsten Jahrzehnte verfolgt, wird das Infrarot-Zielfernrohr Teile der Erde direkt beobachten Universum, das zuvor nicht sichtbar war, und entmystifiziert dadurch den Ursprung und die Entwicklung unseres Planeten, unseres Sonnensystems und der Galaxien darüber hinaus.
Wir lernen, globale Ausbrüche in Echtzeit zu verfolgen
Einer der größten Unterschiede zwischen der COVID-Pandemie und der Spanischen Grippe von 1918 ist die Art und Weise, wie wir sie verfolgen. Es ist fast unvorstellbar, dass wir einst die Todes- und Infektionsraten anhand lokaler Zahlen verfolgen mussten – und im Wesentlichen keine Möglichkeit hatten, von neuen Virusvarianten zu erfahren. Jetzt arbeiten Wissenschaftler unter der Leitung der WHO in einer kolossalen globalen Zusammenarbeit zusammen, um die Ausbreitung und Entwicklung von SARS-CoV-2 zu überwachen. Riesige Datenmengen wurden gesammelt und grenzüberschreitend geteilt, sodass Forscher Zugang zu schnell eine Vorstellung davon bekommen, wie sich eine Variante wie Omicron ausbreitet und sich auf Fallzahlen auswirkt und Krankenhausaufenthalte. Zu Beginn der Pandemie hatten wir diese Art von Technologie nicht zur Verfügung. Ab April 2021 enthält die Online-Datenbank GISAID nur eine Million SARS-CoV-2-Genomsequenzen. Das ist nach etwa 16 Monaten Pandemie. Aber in den acht Monaten seither sind weitere fünf Millionen Sequenzen hinzugekommen. Mit anderen Worten, die Genomsequenzierung von SARS-CoV-2 ist seit dem Frühjahr zehnmal schneller geworden. Diese Leistung unterstreicht, dass eine der größten Herausforderungen der Wissenschaft nicht die Entdeckung ist, sondern Entdeckungen teilen, und Länder auf der ganzen Welt tun dies jetzt auf eine Weise, die sie noch nie getan haben Vor.
Quantencomputing wird kommerziell
Was die besten Supercomputer von heute mehrere Tage oder Wochen brauchen, um sie zu verarbeiten, können Quantencomputer innerhalb von Sekunden ausschalten. Deshalb Quantencomputing, das die Gesetze der Quantenphysik für beispiellose Verarbeitungsfähigkeiten, gilt bereits als einer der größten wissenschaftlichen Durchbrüche des 21. Jahrhundert. Schließlich soll es die Fertigung, die Meteorologie, die Cybersicherheit, die Landesverteidigung und vieles mehr revolutionieren.
Nun, 2021 rückte „endlich“ näher denn je. Im November stellte IBM seine127-Qubit-Adler, der bisher leistungsstärkste Quantenprozessor. Anfang dieses Monats stellte das Unternehmen Quantinuum dann das weltweit erste kommerzielle Produkt vor, das auf Quantencomputern basiert: eine Cloud-basierte Cybersicherheitsplattform namensQuantenursprung. Erwarten Sie, dass Quantencomputer im nächsten Jahr wieder auf unserer Liste stehen und im nächsten und im nächsten Jahr…
